优盘写保护世间无药神，抗癌靠神药-山外清山

世间无药神，抗癌靠神药-山外清山
这久电影《药神》传遍朋友圈，从大家的解读来看，争议很大：
有人说药厂太冤，认为新药研发艰难，投资大，周期长，跟芯片的情况没什么两样，作为中国药物研发服务龙头的药明康德，服务过世界药厂巨头，其公号上发雄文【1】讲了药研的艰难洪荒。
而恰好，当地时间7月5日，美国学术界头把交椅《Science》杂志在首页连发两篇文章【2】，剑指FDA审批和药企之间“令人深思”的交易。有人说坐等since成为禁刊，他们竟然不知道美帝明明是个freedom of speech 的国家。
争议大汇市通，足以说明是好电影，启发民智，值那个票钱。
电影之外，我倒想用成果斐然的肿瘤免疫治疗药来做点小科普，也给艰难抗癌的患者们打打气，健康可贵，愿天下无癌。
提示：本文篇幅略长，是因为本人写作能力有限，自己不是临床医生，亦不是免疫方面的专家，是以一个科谱学习的角度来写的个人理解，癌症的风险无时不在，希望对读者有用，更希望家人朋友们能花一点点时间一起学习了解，为自己的健康负责。
主要内容：
肿瘤细胞与T细胞的战斗
免疫检查点（immunce checkpoint)机制
基因检测技术的意义
免疫治疗药物研发情况
免疫治疗药物费用
治癌神技CAR-T
极具想象空间的Neoantigen
个性化抗癌疫苗
广谱抗癌疫苗

过去的四五年，有一类冉冉升起、被病人们誉为能治愈癌症的神药——PD-1（一种免疫检查点抑制剂，除了PD-1，还有CTLA-4、和PD-L1单抗，为方便都只写PD-1作代表），它是一种肿瘤免疫治疗药物。
先来说说当前常规的肿瘤治疗主要有以下：
手术
放化疗
靶向药物
这几类方法的思路都是大多直接作用于肿瘤细胞，而PD-1抑制剂不同，它通过间接的方式，靠激活自身的免疫系统来达到干掉肿瘤细胞的目的变身女儿行。具体会在下文免疫抑制检查点机制中说明，先得铺垫下肿瘤细胞与免疫系统的关系。
肿瘤细胞与T细胞的战斗
肿瘤是细胞癌化之后形成，它与周边的正常组织不一样，癌化的细胞生长与死亡不受控，它们会不断增殖（自我克隆），渐渐突破与正常组织的边界，然后对周边的正常细胞组织结构进行破坏。
当癌化细胞出现，免疫系统里平时负责维持秩序、保卫正常组织细胞安全的专职细胞，如T淋巴细胞、巨噬细胞等就会出场了，它们承担着免疫系统里最为重要的工作。它们能够随体液循环系统到处巡逻，通过一整套的识别机制（主要是通过肿瘤细胞表面抗原——一类特异的蛋白），很快定位这些看起来程序出错的细胞，然后贴上去，用各种武器发起攻击，将其分解干掉。

一只细胞毒性T细胞CTL（红）紧紧抓住癌细胞（蓝）与其肉搏
肿瘤细胞的野蛮生长史，说白了就是突破免疫系统的战斗史！
癌化的细胞通过克隆增殖、不断地突变并积累，慢慢形成了肿瘤的组织，达到这个规模的时候，足以影响人的机体平衡了。早期还是良性的肿瘤，随着生长，突破正常组织的限制，进入到血液或是淋巴系统，就会转移到人体的各个地方，这个阶断就成为恶性肿瘤。
肿瘤细胞拥有超强的生命力，从死于子宫颈癌的一名美国妇女的癌组织细胞中分离出来的海拉细胞系，在科学家的体外培养下，至今67年仍然活着。
当患者身体上能看到肿瘤组织，其实情况已经比较复杂了。经过持续的科学研究，科学家们发现了复杂免疫机制中的冰山一角。
免疫检查点（immunce checkpoint)机制
负责人体免疫，具有杀伤力的T细胞，其实时刻准备着对体内的各种细胞进行管控、问话。机体的正常细胞与T细胞的免疫应答，通过一种叫免疫检查点的分子机制，这种免疫检点对T细胞就像是踩了刹车一样（负向调整信号通路），告诉T细胞遇到了个正常细胞，不要伤害它。
而恰恰肿瘤细胞却能过基因突变，让免疫检查点分子过度表达，从而逃脱T细胞的免疫监视与杀伤，这样逃掉了的肿瘤细胞就任其自由生长。

于是，人们想到通过免疫检查点抑制剂，抑制免疫检查点的活性，相当于释放刹车，让T细胞们激活后恢复到处打杀的本性优盘写保护，装成良民的肿瘤细胞，日子就难过了。具本的信号机制【3】目前已经研究得比较清楚了，专业性太强就不在此展开。
这种靠增强免疫力来对抗肿瘤细胞的方式，比以往治疗方法有更大的优势：
因为免疫系统具有记忆能力，一旦PD-1抑制剂起效，就可以实现治愈的可能，五年、十年不复发，不进展，长期生存。以前的疗法，从原理上只能起减缓、控制的作用，持久性差。
靠免疫系统来抗癌，其适用性广，目前研究表明在大部分类型的实体瘤里都取得过鼓舞人心的疗效。
单使用PD-1抑制剂，虽然在未经选择的实体瘤患者中只有10%-30%的有效率，但可以通过PD-L1表达水平、MSI检测、TMB检测、免疫组化等技术方法来挑选筛查对PD-1抑制剂敏感的人，这样治起来不盲目，效率将大为提高。
目前不断有研究发表PD-1抑制剂联合其它药物使用的案例，效果也比较显著，毕竟是作用于增强免疫系统，未来结合其它药物及治疗方式使用是趋势。
缺点也很明显，释放刹车，那么自身正常细胞会产生过度损伤风险，但它的副作用整体要比放化疗小得多。
随着研究的深入，确实有用了抑制剂后还出现肿瘤爆发的情况。不过，通过上面讲的那些检测，还是能很大程度上评估出患者的敏感性的，这样不敏感的患者可以考虑不采用抑制剂，从而避免了正常自身被免疫损伤的风险。
基因检测技术的意义
上面提到的PD-L1表达水平、MSI检测、TMB检测，这几种检测方法，本质都是靠获取基因信息（肿瘤细胞在时空中不断发生着的基因突变）来判断的。而背后肿瘤复杂的分子机制仍是搞基因、搞免疫、搞生物学等科学家们努力探索的高地。
2017年11月17日，美国食品药品管理局（FDA）批准纪念斯隆·凯特琳癌症研究中心（Memorial Sloan Kettering Cancer Center，简称MSKCC）的基于二代测序技术（NGS）的癌症基因检测分析平台MSK-IMPACT上市。为癌症基因检测未来的学术研究及商业开发开创了先河遮天魔尊，进一步拓宽了个体化医疗的道路。
目前国内的癌症基因检测服务也遍地开花，但大多都还只能用于科研上面。设计个检测芯片之类并没有多大难度，而要做到临床的检测级别，还需要很大的投入。
国外一线肿瘤研究机构们手里有持续几年对患者用药的跟踪、随访数据，并伴随着整个治疗过程给患者做了详细的基因检测k7808，发起顶级paper来一篇接一篇高雷雷。他们在肿瘤治疗研究中所积累的临床与基因数据是非常有价值的。
说到这里，就得介绍下肿瘤基因研究里有重大意义的TCGA（癌症基因组图谱）项目。
从人类基因组计划完成后谁是李世民 ，癌症研究也早已步入基因组学时代，正因如此，人们急需一个能整合多种癌症基因组测序数据的功能强大的数据库平台来直接准确地获得自己需要的研究数据，而不是将精力花在查找文献或在非专门癌症数据平台上查找癌症测序数据。
因此，TCGA (The Cancer Genome Atlas http://cancergenome.nih.gov/)数据库的建立为肿瘤学研究带来了历史性变革。
进入21世纪以来，个性化医疗的产生使人类对肿瘤的诊断和治疗早已不再停留在简单的表观阶段，人们渴望通过“上帝视角”来探索肿瘤产生和转移的根本基因学根源，而新一代测序技术的发展使得高效的全基因组测序成为了可能。在这样的大背景下，国家癌症研究所（NCI）和国家人类基因组研究所（NHGRI）在2005年发起了TCGA 项目。在十多年的历程中，TCGA收录了美国和加拿大地区11,000多个病人肿瘤组织和与之相匹配的正常组织，约2.5 PB的肿瘤样本高通量基因组测序结果。这些公开的数据被研究界广泛使用，为独立研究人员和TCGA研究网络出版物对癌症的上千项研究做出了贡献。
这个项目刚在2015年底宣布完成，历时近10年之久。之后这两年，这个数据集，在应用层面上不断进行标准化、推动这些数据用于用药反应的研究；在科研层面上则推动跨不同肿瘤类型横向分子机制的研究与挖掘。如今很多关于免疫检查点抑制剂的临床用药应答跟踪、随访过程中的基因变化关系等研究正不断发表出来，毫无例外都使用到了TCGA的基因数据。
自癌症基因组计划之后，TCGA项目给肿瘤临床研究机构（他们不是专业搞基因的）研究人员的提供了重要的数据和工具成本华 ，让他们结合临床实践，从基因、分子的视角去研究，必将极大提高人类对癌癌的应对能力，这对人类抗癌事业来讲无疑是令人振奋的。
作为从业近十年的基因数据研究者，终于看到高大上的基因技术能应用于普通老百姓，心里很欣慰。唯一担忧的是，国外西方人种的数据集已经越来越完善，而我们东方人种的系统化癌症基因数据仍然没有建立起来。
免疫治疗药物研发情况
如此神药，其市场钱景可想而知。
从销售收入上看，PD-1/PD-L1药物的全球市场规模只用了3年时间就扩张到了超过100亿美元，增长极其迅猛。以PD-1为代表的肿瘤免疫疗法目前已经成为肿瘤临床治疗的核心治疗方案。

2014年PD-1抑制剂在美国上市，4年后的2018年6月15日，中国食品药品监督管理总局（CFDA）正式批准PD-1抗体纳武利尤单抗注射液（商品名欧狄沃，英文名Opdivo，我们一般叫O药）上市，针对的适应症是：经过系统治疗的非小细胞肺癌（不包括敏感基因突变患者）。外界对Opdivo中国定价的猜想也多集中在40-60万元/年之间。
国内药厂信达生物具有全球商业化权利的IBI-308(信迪利单抗)，该药物为PD-1/PD-L1抗体，第三期临床实验已结束，并于2018年4月10日再次提交了该药物的新药申请。
4月19日，信迪利单抗获得了CFDA(国家药品监督管理局)受理，4月23日，被纳入了优先审评程序。信达生物的是获得CFDA受理的PD-1/PD-L1产品新药申请的首批公司之一，预期[复发/难治性经典霍奇金淋巴瘤]将成为获批上市的信迪利单抗治疗的首个癌症适应症。该药物目前也已获得FDA批准杨跃国 ，计划将在美国启动多中心1b/2期的临床试验。信达生物在招股说明书表示，若信迪利单抗获CFDA批准，计划于2019年推出。
下表为目前国内药厂在研发中的免疫检查点抑制剂。

免疫治疗药物费用
PD-1 目前可算得上神药了，但确实不便宜。

最近信达生物的董事长说：
我们的重点是生产中国老百姓用得起的高端生物药朱永腾，现在因为具体的药还没有出来，不好说多少费用，但是初步的规划是患者一年的费用不应该超过十万。
真心希望老板们可不只是嘴上说说就完了，这药的定价口径竟然有这么大差异，作为业外人真的是无法理解。
治癌神技CAR-T
CAR-T全称是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，嵌合抗原受体T细胞免疫疗法，读起来基本理解不了，但看下怎么做就容易明白了。
2017年8月31日，美国FDA刚刚发布了历史性的重磅消息，第一个基因治疗方法CAR-T细胞药物Kymriah（tisagenlecleucel）批准上市。这样的治疗药物获批，让癌症和其他严重和危及生命的疾病有了新的合法的治疗选择。
Kymriah作为一款需要基因改造的自体T细胞免疫疗法，其每一次摄入都是针对患者自身T细胞的个性化疗法。Kymriah从个体患者的体内收集并提取出T细胞，并在生产中心进行遗传改造，使T细胞产生靶向并杀伤带有CD19抗原的白血病细胞。当这些T细胞改造完成后，就会被输注回患者体内，继而杀死癌细胞进行治疗。
这个技术简单说来就是，通过插入编码单抗（如CD19）的DNA片段来修饰T细胞（这属于遗传改造），在体外培养之后岳西天气预报，再输回给患者。因为癌细胞自身携带有很多标签（抗原），例如血液肿瘤细胞的标签有CD19、CD22、CD30等，实体肿瘤的标签有HER-2、GD2、EGFR等。当患者体内的免疫细胞不能识别这些标签，人体的免疫系统就无法识别出癌细胞了。
因为CD19是正常和恶性B淋巴细胞特异性表达的表面蛋白，在B淋巴细胞表达的特异性和在恶性肿瘤表达的广泛性，使其在治疗B淋巴细胞恶性肿瘤时颇具潜力。大部分的复发性白血病患者在接受了CD19 CAR-T治疗后完全缓解。
但在其它实体瘤里的特异性抗体就需要再相应进行设计改改造，所以，目前它主要还是用于血癌、淋巴癌上。
CAR-T技术的缺点也比较容易理解：
治疗过程相当复杂。该疗法需要从癌症患者的血液中提取T细胞，在实验室中对其进行基因改造、培养，这个过程持续时间少则10天以内，多则3周以上，然后再将其回输到患者体内。
化疗增加了风险。为了给CAR-T细胞腾出空间，患者必须接受化疗，这虽然能够抑制癌细胞，但却会“伤及无辜”，正常的免疫细胞也会遭到破坏。Juno公司的CAR-T临床II期试验中，两名患者由于接受化疗而导致脑水肿先后死亡。
治疗成本之高绝非一般患者所能承受。英国有关分析机构称谢子歌 ，对于急性淋巴细胞白血病（ALL）的年轻患者，采用CAR-T治疗的费用可能高达64.9万美元。
CAR-T算是神技，但还需要很高的技术条件（专业人员、实验技术、个性化极强）才可以做，成本高昂。所以当前人们更关心神药PD-1，因为可以大规模生产，大范围使用，随着时间推移，价格总会下来的。
极具想象空间的Neoantigen
先说说这个Neoantigen是如何来，也就能理解它的含义了：
这事情是这样发生的，美国的医生从一位极度恶性的、晚期胆管癌患者切除了一个肺转移灶，从时面提到足量的淋巴细胞。聪明的医生还拿了一些组织切片去做外显子组基因测序我爱记牌器 ，发现有26个有意义的基因突变，这些基因突变不少都会合成异常的蛋白质。这些异常的蛋白质，就有可能会引起人体免疫系统的注意。
然后，他们将这些基因突变导致的异常蛋白质片段人工合成，再将之前从患者转移灶里分离出来的淋巴细胞跟这些人工合成的蛋白处段共同培养，从而想知道哪些淋巴细胞能特异性识别出这些异常蛋白。
经过不懈的努力，科学家们发现，肿瘤组织中分离出来的一部分CD4阳性T细胞，的确能识别其中一个异常的蛋白质——ERBB2IP。他们将这群能识别ERBB2IP基因突变所产生的异常蛋白质的T淋巴细胞扩增、激活，重新回输给了奄奄一息的患者，当提高了这种能特异识别的T细胞的纯度后，经过一段时间，病人全身各处转移病灶完全缓解，肿瘤奇迹般消失！
在这个案例中这些能激活免疫系统（能被免疫细胞所识别）的、由癌细胞基因突变所产生的异常蛋白质（异常抗原），就是Neoantigen（目前中文学术界暂时翻译为：肿瘤新生抗原）。
想想上面的神技CAR-T，CD19就是它的Neoantigen啊，所以免疫细胞治疗能实施的根本是存在着特异的neoantigen!
由此，只要找到neoantigen, 那么原理上肿瘤也可以制备疫苗了！而肿瘤一定是因为基因突变才产生的neoantigen,如此，只要举起鸟枪来做基因检测，程序软件一跑，不用对T细胞做遗传改造，也不用做提淋巴细胞、培养、提纯，然后输回去这么依赖人工的事了，几行代码定乾坤，想想就是多么让人兴奋的啊！（实际上并不是这么easy的）
科学家们早已经这样干了起来，并小有成果，2017年7月13日，Nature杂志同一天发布了两项基于neoantigen的个性化肿瘤疫苗治疗恶性黑色素瘤的成功案例【4,5】。他们的paper里有一段很趣的提法：
Although neoantigens were long-envisioned as optimal targets for an anti-tumour immune response, their systematic discovery and evaluation only became feasible with the recent availability of massively parallel sequencing for detection of all coding mutations within tumours, and of machine learning approaches to reliably predict those mutated peptides with highaffinity binding of autologous human leukocyte antigen (HLA) molecules。【5】
真没想到，Neoantigen还是一个可以让基因测序技术与人工智能技术协同运用起来的场景。
个性化抗癌疫苗
找到每个患者真正属于肿瘤细胞的特异性标志并不容易。
从患者肿瘤组织中分离出来的肿瘤浸润淋巴细胞（TIL），在体外经基因工程改造使其能够识别某特异性新生抗原，然后再输回给患者，这种操作对专业性要求极高方谬神探结局，就像CAR-T，只能是极少的机构才有条件去做，通量完全上不去的，难以普及到个人。朱青阳
可以先对患者癌基因突变（点突变、拷贝数突变等）进行全面筛查，然后可以用信息分析方法预测异常抗原序列，这条路以后可能是大趋势。目前基因测序技术已经成熟，精度不断加强，同时测序成本也在不断降低，未来对每个患者、每个阶断跟踪进行基因测序也预计不久可以普及。
而像治疗黑色素瘤的案例【4，5】，采用免疫信息学方法预测一些肿瘤特意性的抗原决定族相关的肽段，然后将他们合成一混，制备成疫苗再用于患者，治疗工作难度就大大降了下来。

Neoantigen prediction and validation algorithm
即使如此，看他们paper中的method墨蛇狂情，操作起来都不简单，但对难冶患者或是早期筛查有癌症风险的人，个性化抗癌疫苗这种方式的出现，已然是种福音。
广谱抗癌疫苗
肿瘤绝对少不了个性化冶疗，毕竟细胞癌化是一种基因进化形式。个性化精是精准，却卡在了规模化上。
最近有个极为有意思的案例——DC疫苗(DC based vaccine approach)【6】，很有潜力成为第一款意义上的广谱抗癌疫苗。
2018年4月12日，宾夕法尼亚大学的研究小组，将自体肿瘤细胞裂解物刺激的自体树突状细胞，回输至患者体内进行免疫治疗，取得了非常好的成果。
研究者首先抽取了晚期乳腺癌患者的外周血，分离出合适的免疫细胞后将其培养成大量的树突状细胞（DC细胞），然后将肿瘤细胞和得到的DC细胞一起培养，并用干扰素γ激活，最后将这些拥有肿瘤细胞“碎片”DC细胞（研究人员称其为DC疫苗）回输至患者体内，激活体内的T细胞，使得T细胞可以根据DC细胞提供的信息攻击和杀灭癌细胞。
树突细胞（DC细胞）就像T细胞的老师，它们通常摄取感染性病原体、肿瘤细胞或任何其他被认为是“外来”的物质，并将侵入者的碎片重新展示给T细胞和免疫系统的其他成员，这样我们的免疫细胞就会记住癌细胞的样子，并对它们进行攻击。在这项试验中，研究人员先让树突状细胞在特制的患者肿瘤提取物里滚了一圈，用干扰素γ激活细胞，并将其注入患者淋巴结，以引发T细胞反应。
Most molecularly defined tumor vaccines, to date, have used a single “self” antigen. The use of multiple tumor-restricted antigens, such as neoepitopes resulting from tumor mutations, represents a promising approach to tumor vaccination.
这种全肿瘤疫苗不再是针对一种肿瘤相关的靶点，而是针对成百上千个，能更广泛的靶向肿瘤，击中多种标志物，包括一些只在特定肿瘤患者身上发现的标记物。不用管患者肿瘤具体的特异性突变是什么，只要DC细胞可以递呈并且识别的信息，都给到T细胞，而后接受这些信息的T细胞会转化为特异性的效应T细胞来杀死癌细胞。
在几个响应者的测试中发现，疫苗诱导的T细胞对其肿瘤上的独特结构（“新表位”）表现出高亲和力——对肿瘤的攻击特别强大，并且具有高度的肿瘤特异性，因而不会对健康细胞产生影响。
这个DC疫苗，思路确实精巧桃花满天红，但目前操作要求仍然不低，我们只能继续期待科学家们更进一步的突破。
【参考】
格列卫诞生记：难以复制的抗癌奇迹
Science惊天爆料，FDA审批黑幕被扒光，一大批医生、药企卷入
Safety profiles of anti-CTLA-4 and anti-PD-1 antibodies alone and in combination
Personalized RNA mutanome vaccines mobilize poly-specifictherapeutic immunity against cancer.Nature. 2017 Jul 13.
An immunogenic personal neoantigen vaccine for patients withmelanoma.Nature.2017 Jul 13.
Personalized cancer vaccine effectively mobilizesantitumor T cell immunity in ovarian cancer.